(57)【要約】【課題】  薄膜電子源を用いたマトリクス電子源ディスプレイにおいて，上部電極での電圧降下で支配される上部電極の必要抵抗値が大きく，上部電極材料，膜厚の選択に制約があった。【解決手段】  給電線から薄膜電子源素子への給電能力を高める陰極構造を用いることにより、電子放出効率が向上し，表示装置の高輝度化，低電力化が実現できた。【選択図】  図１
2007265701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極，上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と，
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路とを有する画像表示装置において，
前記第１の電極群を構成する各々の電極（第１の電極）はストライプ形状となっており，前記第１の電極と電気的に接続されたコンタクト電極を有し，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されており，前記コンタクト電極は前記薄膜電子源の電子放出領域の隣接する２辺以上に沿って設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記コンタクト電極の膜厚は，前記第１の電極より薄く，前記上部電極より厚いことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の電極のコンタクト電極が接続された側の反対側では，前記第１の電極の下にアンダーカットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記コンタクト電極は，前記薄膜電子源の電子放出領域の辺のうち，前記薄膜電子源と電気的に接続された前記第１の電極とは反対側の辺を含まない複数の辺で接していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記隣接する２辺以上は，前記薄膜電子源の電子放出領域の辺のうち最長の辺を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記隣接する２辺以上は，前記薄膜電子源の電子放出領域の辺のうち前記第１の電極群の方向と垂直方向である辺を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記電子放出領域の中心点は，前記第２の電極群の各々の電極の中心線から偏心していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記上部電極のシート抵抗を１キロΩ／□以上にしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記コンタクト電極は前記第１の電極群の層と前記第２の電極群の層との間の層に設けられることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１０】
下部電極、上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と，
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路とを有する画像表示装置において，
前記第１の電極群は，コンタクト電極と電気的に接続され，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されており，
第１の電極群と前記第２の電極群との交差部には，第１層間絶縁層と第２層間絶縁層とが形成されており，
電子放出領域外周で前記第１層間絶縁層上に前記第２層間絶縁層を形成し，
前記コンタクト電極は前記第２層間絶縁層の上部および電子放出領域に面する端部を覆って形成されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
前記第１層間絶縁膜は陽極酸化膜であることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記第１の電極のコンタクト電極が接続された側と反対側では，前記第１の電極の下にアンダーカットが形成されていることを特徴とする請求項１０ないし１１のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記第１の電極群と前記第２の電極群との交差部のうち，前記第２の電極部の端部は前記第２層間絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１０ないし１１のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記上部電極のシート抵抗を１キロΩ／□以上にしたことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記第２層間絶縁膜のパターン化工程を前記コンタクト電極の成膜工程に先立って行うことを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。
【請求項１６】
下部電極、上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と， 
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路とを有する画像表示装置において，
前記第１の電極群は，コンタクト電極と電気的に接続され，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されており，
前記第１の電極群と前記第２の電極群との交差部には，第１層間絶縁層と第２層間絶縁層とが形成されており，
前記第２層間絶縁膜のパターン化工程を前記コンタクト電極の成膜工程に先立って行うことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１７】
下部電極，上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と，
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路を有する画像表示装置において，
前記第１の電極群を構成する各々の電極（第１の電極）はストライプ形状となっており，前記第１の電極と電気的に接続されたコンタクト電極を有し，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されて給電辺を形成し，前記コンタクト電極は前記薄膜電子源の電子放出領域の隣接する複数の給電辺に沿って設けられており，
前記第１の電極群と前記第２の電極群との交差部には，第１層間絶縁層と第２層間絶縁層とが形成されており，
電子放出領域外周で第１層間絶縁層上に前記第２層間絶縁層を形成し，
前記コンタクト電極は前記第２層間絶縁層の上部および前記給電辺に面する端部を覆って形成されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
前記第１層間絶縁膜は陽極酸化膜であることを特徴とする請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
前記第１の電極のコンタクト電極が接続された側と反対側では，前記第１の電極の下にアンダーカットが形成されていることを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記コンタクト電極の膜厚は，前記第１の電極より薄く，前記上部電極より厚いことを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２１】
前記コンタクト電極は，前記薄膜電子源の電子放出領域の辺のうち，前記薄膜電子源と電気的に接続された前記第１の電極とは反対側の辺を含まない複数の辺で接していることを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２２】
前記隣接する２辺以上は，前記薄膜電子源の電子放出領域の辺のうち最長の辺を含むことを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記隣接する２辺以上は，前記薄膜電子源の電子放出領域の辺のうち前記第１の電極群の方向と垂直方向である辺を含むことを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記電子放出領域の中心点は，前記第２の電極群の各々の電極の中心線から偏心していることを特徴とする請求項１７ないし２４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記上部電極のシート抵抗を１キロΩ／□以上にしたことを特徴とする請求項１７ないし２４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記コンタクト電極は前記第１の電極群の層と前記第２の電極群の層との間の層に設けられることを特徴とする請求項１７記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記コンタクト電極を構成する材料は，前記第１の電極群を構成する構成物の中で最も比抵抗が小さい構成物の材料よりも標準電極電位が高い（貴な）ことを特徴とする請求項１、１０、１６または１７のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記コンタクト電極を構成する材料は，クロム，モリブデン，モリブデン−クロム−ニッケル合金，またはこれらを成分として含む合金であることを特徴とする請求項１、１０、１６または１７のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配置した電子放出素子と蛍光体とを用いて画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス電子源ディスプレイとは，互いに直交する電極群の交点を画素とし、各画素に電子放出素子を設け，各電子放出素子への印加電圧またはパルス幅を調整することによって放出電子量を調整し，その放出電子を真空中で加速した後，蛍光体に照射し、照射した部分の蛍光体を発光させるものである。電子放出素子として，電界放射型陰極を用いるもの，MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源を用いるもの，カーボンナノチューブ陰極を用いるもの，ダイヤモンド陰極を用いるもの，表面伝導電子放出素子を用いるもの，弾道型面電子源を用いるものなどがある。このように，マトリクス電子源ディスプレイとは，電子放出素子と蛍光体とを組み合わせた電子線励起型平面ディスプレイを指す。
【０００３】
図２に示すように，マトリクス電子源ディスプレイでは電子放出素子を配置した陰極板601と蛍光体を形成した蛍光板602とを，対向配置した構成である。電子放出素子301から放出した電子が蛍光板に到達し蛍光体を励起・発光させるために，陰極板と蛍光板と枠部材603とで囲まれた空間を真空に保つ。外部からの大気圧に耐えるために陰極板と蛍光板との間にスペーサ（支柱）60を挿入する。
【０００４】
蛍光板602は加速電極122を有し，加速電極122には３KV〜１０KV程度の高電圧を印加する。電子放出素子301から放出された電子はこの高電圧で加速されたのち蛍光体に照射し，蛍光体を励起発光させる。
【０００５】
マトリクス電子源ディスプレイに用いる電子放出素子として薄膜電子源がある。薄膜電子源とは，上部電極，電子加速層，下部電極を積層した構造を有するもので，MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源，MOS(Metal-oxide Semiconductor)型電子源，弾道型面電子源などが含まれる。MOS型電子源は，電子加速層に半導体−絶縁体積層膜を用いたもので，例えばJapanese Journal of Applied Physics、Vol.36、Part 2、No.7B、pp．L939〜L941（1997）（非特許文献１）に記載されている。弾道型面電子源は，電子加速層にポーラスシリコンなどを用いたもので，例えば、Japanese Journal of Applied Physics、Vol.34、Part 2、No.6A、pp．L705〜L707（1995）（非特許文献２）に記載されている。薄膜電子源は，電子加速層中で加速した電子を真空中に放出させる。
【０００６】
図３は薄膜電子源の動作原理を示すエネルギーバンド図である。下部電極１３，電子加速層１２，上部電極１１が積層されており，上部電極１１に正の電圧を印加した時の状態を図示した。MIM型電子源の場合，電子加速層１２として絶縁体を用いる。上部電極−下部電極間に印加された電圧によって電子加速層１２内に電界が生じる。この電界によって下部電極１３中から電子がトンネル現象によって電子加速層１２中に流れ込む。この電子は電子加速層１２中の電界によって加速されホットエレクトロンとなる。このホットエレクトロンが上部電極１１中を通過する際，一部の電子は非弾性散乱などによりエネルギーを失う。上部電極１１−真空界面（すなわち上部電極の表面）に達した時点で，表面の仕事関数Φよりも大きな運動エネルギーを有する電子は真空中１０に放出される。本明細書においては，このホットエレクトロンにより下部電極１３−上部電極１１間に流れる電流をダイオード電流Jd，真空中に放出される電流を放出電流Jeと呼ぶ。
【０００７】
電界放射型陰極と比べると，薄膜電子源は，表面汚染に対する耐性が強い，放出電子ビームの拡がりが小さいため高精細の表示装置が実現できる，動作電圧が小さく駆動回路ドライバが低電圧である，など表示装置に適した特徴を有する。
【０００８】
一方，薄膜電子源では，駆動電流のうち一部の電流のみが真空中への放出される（放出電流Je）。ここで，駆動電流とは，上部電極−下部電極間に流れる電流であり，ダイオード電流Jdとも呼ばれる。放出電流Jeとダイオード電流Jdとの比α（放出比α＝Je／Jd）は，0.01％〜１％程度である。すなわち，放出電流Jeを得るためには薄膜電子源にJd＝Je／αだけの駆動電流（ダイオード電流）を駆動回路から供給しなければならない。
【０００９】
このように薄膜電子源を電子放出素子としてもちいたマトリクス電子源ディスプレイでは，素子を駆動する電流が大きくなる。このため電極配線を低抵抗にする必要がある。特に，線順次駆動方式で表示を行う画像表示装置においては，１行分の画素数の電流が走査線に流れるため，走査線に対応する電極（走査電極）の抵抗を小さくする必要がある。配線抵抗を小さくするには，電極配線にAlなど低抵抗な材料を用いる，走査電極膜厚を厚くする，配線幅を広くする，などの方法がある。
【００１０】
電極配線の低抵抗化のために電極膜厚を厚くすると，配線の製造および加工プロセスが煩雑になる。この問題に対処するために，発明者は膜厚が厚い配線を作りやすい「ストライプ形状」の配線パターンで実現する薄膜電子源の構造を開示した（特開２００４―３６３０７５（特許文献１））。
【００１１】
パターン化加工においては，縦方向および横方向の２方向にパターン合わせ精度を要求されるパターンに比べて，縦方向または横方向のいずれか１方向のみしかパターン合わせ精度を必要としないパターンを用いると，加工が容易になる。本明細書ではこのように１方向のみしかパターン合わせ精度を必要としない形状を，１次元方向にのみ精度が必要という意味で「ストライプ状」または「ストライプ形状」と呼ぶ。またストライプ状パターンの電極を「ストライプ電極」とあるいは「ストライプ状電極」と呼ぶ。特にパターン化方法としてスクリーン印刷などの印刷法を用いる場合には，ストライプ状パターンは，スクリーンの伸びを許容するので，好ましい。スクリーンの伸びとは，印刷回数の増加とともにスクリーンがスキージの移動方向と平行な方向に伸びる現象である。
【００１２】
電子源基板を，電子源をマトリクス状に配置した画像表示領域と，端子取り出し部などを配置する周辺領域とに分けて考える。画像表示領域では，周辺領域に比べて要求される加工精度およびパターン合わせ精度が一般に高い。したがって，画像表示領域内のパターン形状をストライプ状にすることが大切である。周辺領域は加工精度が緩く，合わせパターン数も一般にすくないので，ストライプ状にする必要は必ずしも無い。
【００１３】
したがって，本明細書においては，画像表示領域の配線がストライプ形状になっているものを「ストライプ形状」あるいは「ストライプ電極」と呼ぶ。すなわち，周辺領域は曲がっているものであっても，画像表示領域内がストライプ形状であれば「ストライプ電極」の範疇に入る。
【００１４】
薄膜電子源を電子放出素子として用いたマトリクス電子源ディスプレイにおいて駆動電流を減らすためには，放出比α＝Je／Jdを高めることが必要である。放出比αを高める方法の一つは，上部電極の膜厚を薄くすることである。このようにすると，上部電極中でのホットエレクトロンの散乱確率が減るため，放出比αが高まる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００４―３６３０７５号公報
【非特許文献１】Japanese Journal of Applied Physics、Vol.36、Part 2、No.7B、pp．L939〜L941（1997）
【非特許文献２】Japanese Journal of Applied Physics、Vol.34、Part 2、No.6A、pp．L705〜L707（1995）
【非特許文献３】IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 49, No.6, pp. 1059-1065 (2002).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
薄膜電子源を電子放出素子として用いたマトリクス電子源ディスプレイにおいて，上部電極の膜厚を薄くしようとすると，給電配線から上部電極への給電能力が不足するため，ある程度以上は膜厚を薄くできないという課題があった。このために，薄膜電子源の放出比αを高めることが困難であった。
【００１７】
本発明は，給電配線から上部電極への給電能力を高めた画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００１９】
下部電極，上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と，
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路とを有する画像表示装置において，
前記第１の電極群を構成する各々の電極（第１の電極）はストライプ形状となっており，前記第１の電極と電気的に接続されたコンタクト電極を有し，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されており，前記コンタクト電極は前記薄膜電子源の電子放出領域の隣接する２辺以上に沿って設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【００２０】
下部電極、上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と，
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路とを有する画像表示装置において，
前記第１の電極群は，コンタクト電極と電気的に接続され，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されており，
第１の電極群と前記第２の電極群との交差部には，第１層間絶縁層と第２層間絶縁層とが形成されており，
電子放出領域外周で前記第１層間絶縁層上に前記第２層間絶縁層を形成し，
前記コンタクト電極は前記第２層間絶縁層の上部および電子放出領域に面する端部を覆って形成されることを特徴とする画像表示装置。
【００２１】
下部電極、上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と， 
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路とを有する画像表示装置において，
前記第１の電極群は，コンタクト電極と電気的に接続され，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されており，
前記第１の電極群と前記第２の電極群との交差部には，第１層間絶縁層と第２層間絶縁層とが形成されており，
前記第２層間絶縁膜のパターン化工程を前記コンタクト電極の成膜工程に先立って行うことを特徴とする画像表示装置。
【００２２】
下部電極，上部電極，および前記下部電極と前記上部電極との間に挟み込まれた電子加速層を有し，前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記上部電極側より電子を放出する複数個の薄膜電子源と，互いに平行な複数本の第１の電極群と，互いに平行な複数本の第２の電極群とを有する陰極基板であって，前記第１の電極群は前記上部電極に給電する構成である前記陰極基板と，
前記電子により励起されて発光する蛍光体を形成した蛍光面を有する蛍光面基板とを有する表示パネルと，
前記薄膜電子源を駆動する駆動回路を有する画像表示装置において，
前記第１の電極群を構成する各々の電極（第１の電極）はストライプ形状となっており，前記第１の電極と電気的に接続されたコンタクト電極を有し，前記コンタクト電極は前記上部電極と電気的に接続されて給電辺を形成し，前記コンタクト電極は前記薄膜電子源の電子放出領域の隣接する複数の給電辺に沿って設けられており，
前記第１の電極群と前記第２の電極群との交差部には，第１層間絶縁層と第２層間絶縁層とが形成されており，
電子放出領域外周で第１層間絶縁層上に前記第２層間絶縁層を形成し，
前記コンタクト電極は前記第２層間絶縁層の上部および前記給電辺に面する端部を覆って形成されることを特徴とする画像表示装置。
【００２３】
給電配線から上部電極への給電能力は，給電配線と上部電極との電圧降下量で表すことが出来る。すなわち，電圧降下量が小さいほど給電能力が高い。そこで，電圧降下量の概算を行う。
【００２４】
図４は従来型の薄膜電子源の構造を示した図である。ここではマトリクス状に配置した薄膜電子源のうち１サブ画素（１画素のうちの１色の蛍光体に対応する要素）に対応する部分を示した。給電線とデータ線とが交差する場所（画像表示装置の１サブ画素に対応）に電子放出部が形成されている。図４（ａ）は平面図，（ｂ）は断面図，（ｃ）は薄膜電子源の動作時の電圧降下量を模式的に示した図である。
【００２５】
図４には図示していないが，コンタクト電極から電子放出部の遠端までは一番上の層に連続的に上部電極が形成されており，電気的に接続されている。上部電極は典型的には1ｎｍ〜20nm程度の膜厚である。コンタクト電極の膜厚は典型的には10nm〜500nmであり，上部電極のシート抵抗と比べてコンタクト電極のそれは十分に小さい。したがって，給電能力の概算においては，コンタクト電極と電子放出部遠端上の上部電極との間の電圧降下量を求めればよい。
【００２６】
図４（ｃ）は動作時の電圧降下量を模式的に示した図である。第２層間絶縁層上（長さｄ2）での電圧降下をΔＶ2，第２層間絶縁層のエッジ（段差部）での電圧降下をΔＶst，第１層間絶縁膜上（長さｄ1）での電圧降下をΔＶ1，電子放出領域（長さＬ）での電圧降下をΔＶemとする。電子放出領域では上部電極―下部電極間で電流が流れるために上部電極中を流れる電流が場所により異なるため，図４（ｃ）に示したように電圧降下の曲線が２次曲線に近づく。定式化を簡単化するために，電子放出領域内でのダイオード電流密度を電子放出領域内で一定(=J)と近似する。電子放出領域内の位置ｘを給電側からの距離とすると，場所ｘでの電圧降下ΔＶem(x)は次式で表せる。
【００２７】
【数１】
2007265701.tif 000003
【００２８】
ここで，Ｌは電子放出領域の長さである（図４）。したがって，電子放出領域の遠端（ｘ＝Ｌ）での電圧降下ΔVem=ΔVem(x=L)は次式で表せる。
【００２９】
【数２】
2007265701.tif 000004
【００３０】
以下の扱いでは，ΔＶi＝ΔＶ1＋ΔＶ2，ｄ＝ｄ1＋ｄ2とする。
【００３１】
図５はコンタクト電極の形状を変えた時の電圧降下量を概算したものである。ここで，ρは上部電極のシート抵抗，Ｊは薄膜電子源に流れるダイオード電流密度，ａ，ｂは電子放出部の辺の長さを表す。ｒは第２層間絶縁膜の段差部での単位長さ当たりの抵抗を表す。
【００３２】
ここで電子放出領域に対して「給電辺」を定義する。給電辺とは電子放出領域を構成する辺のうち，バス電極から電子放出領域上の上部電極への給電経路として機能する辺として定義する。先に述べた通り，給電経路での電圧降下の計算においては，コンタクト電極での電圧効果は上部電極での電圧降下に比べて無視できる場合が多いので，給電辺は，コンタクト電極から電子放出領域上の上部電極への給電経路として機能する辺と考えても同じである。したがって，構造面から「給電辺」を定義すると，電子放出領域を構成する辺のうち，コンタクト電極がそれに沿って形成された辺として定義される。
【００３３】
ΔVemの計算は上記式２を用いた。式２および図５からわかるように，ΔVemは給電端からの距離の２乗に比例する。したがって，長辺の辺（図５では辺長ｂの辺）から給電するとΔVemは小さくなる。これは，図５の（Ｃ），（Ｄ）に相当する。すなわち，電子放出領域の辺のうち，長い方の辺を給電辺に用いると給電能力が高くなる。
【００３４】
その理由から，電子放出領域の４辺の全てから給電した場合でも，図５（Ｄ）の３辺から給電した場合との給電能力の差は小さい。電子放出領域の全辺をコンタクト電極で囲んだ構造では，マスクの合わせマージンが３辺給電型構造よりも厳しくなる。そのため，電子放出領域のうち，バス電極と反対側の辺を給電辺としない構造は，作りやすく，かつ給電能力も高い構造であることがわかる。
【００３５】
図５の下３段は，従来技術であるストライプ構造の場合の電圧降下量を１として，各構造での電圧降下量の相対値を求めたものである。ここでｂ＝３ａとした。これは，カラー画像表示装置においては，１画素を３つのサブ画素の組（各サブ画素は赤色，緑色，青色に対応）で構成することが多いので，ｂ／ａ＝３は典型的な長辺／短辺比である。
【００３６】
図６は，図５の計算式を用いて，典型的なパラメータを用いて電圧降下量を概算したものである。ここでρ＝３００Ω／□とした。図６からわかるように，全電圧降下量ΔＶ＝ΔＶst＋ΔＶi＋Δemは，従来構造である１辺給電型の場合０．１４Ｖであるのに対し，３辺給電の場合は，０．０３Ｖに低下する。すなわち，電子放出部の辺と向き合うコンタクト電極の辺数を多くするほど給電能力が高くなる。言い換えれば給電辺の辺数を増やすほど給電能力が高まる。これが給電能力を高める第１の方法である。図５（Ｄ）に示した３辺給電型の具体的な陰極構造の一例を図１に示す。この構造の製作方法などの詳細は，以下の実施例に即して述べる。
【００３７】
また，第２層間絶縁層の段差部を無くした陰極構造を用いれば，全電圧降下量ΔＶ＝ΔＶi＋ΔＶemとなるので，図６からわかるように同じ１辺給電型のままであっても，ΔＶ＝０．０４Ｖに低下する。これが給電能力を高める第２の方法である。
【００３８】
上記の通り，給電能力を高める第１の方法および第２の方法は，それぞれ単独で用いても効果がある。しかし，２つの方法を組み合わせて用いると，図６の３辺給電の場合でΔＶ＝ΔＶi＋ΔＶem＝５ｍＶとなり，一層，電圧降下量が小さくなる。すなわち，給電能力が向上する。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように，本発明によれば，電子放出領域の上部電極に多辺で給電する構成により，給電配線から上部電極への給電能力が向上するため，上部電極の薄膜化が可能になり，その結果，電子放出比を向上出来た。
【００４０】
また本発明によれば，給電配線から上部電極への給電経路から第２層間絶縁層の段差部を無くした構成とすることにより，給電配線から上部電極への給電能力が向上するため，上部電極の薄膜化が可能になり，その結果，電子放出比を向上出来た。
このようにして，本発明に基づく画像表示装置では，従来よりも低消費電力な画像表示装置が実現出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明に係る画像表示装置を図面に示した幾つかの実施例による発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００４２】
本発明を用いた第１の実施例を述べる。この実施例では電子放出素子301として薄膜電子源を用いる。さらに具体的にはMIM(Metal-Insulator-Metal, 金属−絶縁体−金属)電子源を用いる。
【００４３】
図７は，本実施例で用いる表示パネルの平面図である。図８は図７のＡ−Ｂ間の断面図である。図８では，陰極板６０１の構成物のうち走査電極310のみ取り出して記載してある。（これに対し，図２では陰極板６０１の構成物のうち電子放出素子301のみを記載した。）
陰極板601，蛍光板602，枠部材603とで囲まれた内部が真空になっている。真空領域には大気圧に抗するためにスペーサ60が配置されている。スペーサ60の形状，個数，配置は任意である。図７ではスペーサ60の厚みが走査電極310の幅より厚く描いてあるが，これは図を見やすくするためであって，実際にはスペーサ60の厚みは走査電極310の幅より薄い。陰極板601上には走査電極310が水平方向に配置され，データ電極311がそれと直交して配置されている。走査電極310とデータ電極311との交点が画素に対応する。ここで画素とは，カラー画像表示装置の場合にはサブ画素に対応するものである。
【００４４】
図７では走査電極310の本数が14本しか記載していないが，実際のディスプレイでは数100本から数千本ある。データ電極311についても実際の画像表示装置では数100本から数千本ある。走査電極310とデータ電極311との交点には電子放出素子301が配置されている。
【００４５】
図９は，図７の中の陰極板601の一部（４サブ画素分）を示した平面図である。図１０は図９に対応した，陰極板601の一部の断面図である。図１０（ａ）は図９のＡ−Ｂ間の断面図であり，図１０（ｂ）は図９のＣ−Ｄ間の断面図である。なお，図９は上部電極11を取り除いた平面図になっている。実際には，図１０の断面図からわかるように上部電極11が全面に成膜されている。
【００４６】
各サブ画素の対応する部分には３重の長方形が配置されている。一番内側の長方形領域は，電子放出領域３５を示しており，これは第１層間絶縁膜１５のテーパー部（傾斜領域部）の再内周に相当する。その外側の長方形は第１層間絶縁膜１５のテーパー膜の再外周に相当する。その外側（再外周）は第２層間絶縁層５１の開口部である。
【００４７】
本実施例では走査電極310はバス電極32により構成されている。また，本実施例では，走査電極310上にスペーサ60を設置している。スペーサ60は全ての走査電極上に設置する必要はなく，走査電極何本か毎に設置すればよい。
【００４８】
スペーサ60は走査電極３１０に電気的に接続されており，蛍光板602の加速電極122からスペーサ60を介して流れる電流を流す働きと，スペーサ60に帯電した電荷を流す働きをする。
【００４９】
本実施例では電子放出素子301として薄膜電子源を用いている。図１０に示したように下部電極１３，トンネル絶縁層１２，上部電極１１の３つが薄膜電子源の基本構成である。図９の電子放出領域３５はトンネル絶縁層１２に対応した場所である。電子放出領域３５の上部電極１１表面から電子が真空中に放出される。
【００５０】
本実施例ではデータ線３１１の一部の領域（トンネル絶縁層１２に接する領域）が下部電極１３となっている。本明細書では，データ線３１１のうち，トンネル絶縁層１２に接する部分を下部電極１３と呼ぶ。
【００５１】
陰極板601の構成は以下の通りである。ガラスなどの絶縁性の基板14上に，下部電極13，絶縁層12，上部電極11とで構成される薄膜電子源301（本実施例における電子放出素子301）が構成される。バス電極32は，コンタクト電極55を介して上部電極11に電気的に接続されている。バス電極32は上部電極11への給電線として働く。すなわち，駆動回路からこのサブ画素の位置まで電流を運ぶ働きをしている。また，本実施例ではバス電極32は走査電極310として働く。
【００５２】
なお，図１０では高さ方向の縮尺は任意である。すなわち，下部電極１３や上部電極などは数μm以下の厚さであるが，基板１４と面板１１０との距離は１〜３ｍｍ程度の長さである。
【００５３】
陰極板601の作成方法を図１１〜図１９を用いて説明する。図１１〜図１９は基板１４上に薄膜電子源を作製するプロセスを示したものである。これらの図には２×２個のサブ画素に対応する薄膜電子源を記載してある。各図の（ａ）は平面図であり，Ａ−Ｂ間の断面図を（ｂ）に，Ｃ−Ｄ間の断面図を（ｃ）に示してある。
【００５４】
ガラスなどの絶縁性基板１４上に，下部電極１３（データ線３１１）用の材料として，Al合金を例えば３００ｎｍの膜厚に形成する。ここではAl-Nd合金を用いた。このAl合金膜の形成には，例えば，スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法などを用いる。次に，このAl合金膜を，フォトリソグラフィによるレジスト形成と，それに続くエッチングとによりストライプ状に加工し下部電極１３を形成する。ここで用いるレジストはエッチングに適したものであればよく，また，エッチングもウエットエッチング，ドライエッチングのいずれも可能である。
【００５５】
次に，レジストを塗布して紫外線で露光してパターニングし，図１１のレジストパターン５０１を形成する。レジストには、例えばキノンジアザイド系のポジ型レジストを用いる。次にレジストパターン５０１を付けたまま，陽極酸化を行い，第１層間絶縁層１５を形成する。この陽極酸化は，本実施例では化成電圧１００Ｖ程度とし，第１層間絶縁層１５の膜厚を140nm程度とした。この後レジストパターン５０１を剥離する。これが，図１２の状態である。
【００５６】
次に，レジスト５０１で被覆されていた下部電極１３表面を陽極酸化して絶縁層１２を形成する。本実施例では化成電圧を６Ｖに設定し，絶縁層膜厚を１０．６nmとした。これが，図１３の状態である。絶縁層１２が形成された領域が電子放出領域３５になる。すなわち，第１層間絶縁層１５に囲まれた領域が電子放出領域３５である。
【００５７】
なお，アルミニウムを陽極酸化して得た陽極酸化絶縁膜の膜厚ｄは，化成電圧VAOとの間にd(nm)＝１３．６×ＶＡＯなる関係があると従来報告されてきた。発明者らの最近の研究によると膜厚が２０ｎｍ程度よりも薄い場合にはｄ（nm）＝１３．６×（ＶＡＯ＋１．８）なる関係が成立することが示されている（IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 49, No.6, pp. 1059-1065, 2002.［非特許文献３］）。上記の値（化成電圧６Ｖで，絶縁層膜厚１０．６ｎｍ）は，この最新の関係式から求めた値である。
【００５８】
次に，以下の手順により第２層間絶縁層５１および電子放出領域保護層５２を形成する（図１４）。第２層間絶縁層５１のパターンは，バス電極３２とデータ電極３１１との交差領域には形成し，電子放出領域３５は露出するパターンにする。但し，図１４の工程段階では，電子放出領域３５は電子放出領域保護層５２で覆われている。第２層間絶縁層５１および電子放出領域保護層５２は，窒化シリコンSiNxや酸化シリコンSiOxなどを成膜した後，エッチングによりパターン化する。本実施例では100nm膜厚の窒化シリコン膜を用いた。エッチングは，例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行う。第２層間絶縁層５１は，走査電極とデータ電極との間の絶縁性を高めるために形成する。電子放出領域保護層５２は電子放出領域35となる部分（すなわち絶縁層１２）を，後続の工程でのプロセスダメージから保護するためのものであり，後述する通り，後の工程で取り除く。本実施例では，第２層間絶縁層５１と電子放出領域保護層５２は同一材料，同一工程で形成する。
【００５９】
次に，コンタクト電極５５，バス電極３２，バス電極上層３４を構成する材料を、この順に成膜する（図１５）。本実施例ではコンタクト電極５５にはクロム(Cr)100nm厚を用い，バス電極３２にはアルミニウム（Al）２μm厚を用い，バス電極上層３４にはクロム（Cr）200nm厚を用いた。これらの電極はスパッタリングで成膜した。バス電極３２の材料は，導電性が高い材料を用いると，配線抵抗が低くなり，電極での電圧降下を低減できるので好ましい。
【００６０】
次に，バス電極上層３４およびバス電極３２をエッチングによりパターン化し，後に上部電極１１がコンタクト電極５５と接続できるように露出させ、バス電極３２を形成する（図１６）。
【００６１】
次に，コンタクト電極５５をエッチングによりパターン化する（図１７）。ここでのコンタクト電極５５のパターン化により、コンタクト電極５５から電子放出領域３５への給電状態が決定される。
【００６２】
図１７（ａ）に示した通り，コンタクト電極５５は電子放出領域３５の４辺のうち３辺が沿うパターンにしてある。上述の通りこのような３辺給電構造とすることで給電能力を向上させている。
【００６３】
図１７（ｂ）の断面図に矢印で示した通り，コンタクト電極５５の片側（図中，矢印で示した部位）は，バス電極３２に対してアンダーカットを形成し，後の工程で上部電極１３を電気的に分離するための庇を形成する。このアンダーカットの存在により，隣接する走査線に接続されたサブ画素の上部電極が互いに電気的に絶縁（分離）される。これを「画素分離」と呼ぶ。
【００６４】
コンタクト電極５５のアンダーカット量は以下のようにして制御する。
【００６５】
アンダーカットを形成する部分は，バス電極３２の辺をフォトマスクとして用いてコンタクト電極５５をエッチングする。したがって，コンタクト電極５５は，バス電極３２に対してアンダーカットが発生する。一方，アンダーカット量が大きすぎると，バス電極３２が崩落してバス電極３２と第２層間絶縁層５１とが接触し，庇がなくなってしまう。そこで過大なアンダーカット形成を防ぐために，コンタクト電極５５の材料として，標準電極電位がバス電極３２材料よりも貴な材料を用いる。すなわち，コンタクト電極５５として，バス電極３２材料よりも標準電極電位が高い材料を用いる。バス電極をアルミニウムとする場合、このような材料として例えばクロム(Cr)，モリブデン(Mo)，あるいはＣｒ合金など，これらを成分として含む合金例えば、モリブデン(Mo)−クロム(Cr)−ニッケル(Ni)合金がある。合金の例としてはMo-Cr-Ni合金などがある。このようにすると，局部電池作用によりコンタクト電極５５のサイドエッチが途中で停止するためアンダーカット量が増えすぎることを防止できる。さらに，標準電極電位が卑な（低い）材料であるバス電極のエッチング液への露出面積を制御することで，局部電池作用を制御しコンタクト電極５５のサイドエッチの停止位置（すなわち，アンダーカット量）を制御できる。この目的で，クロム(Cr)を材料とするバス電極上層３４が形成してある。
【００６６】
以上の記載からわかるように，コンタクト電極５５の材料は，バス電極３２の材料よりも標準電極電位が貴な（高い）ものを用いることが好ましい。
【００６７】
次に，ドライエッチングなどにより電子放出領域保護層５２を除去する（図１８）。
【００６８】
次に，上部電極１１を形成して陰極板601が完成する（図１９）。本実施例では，上部電極１１としてイリジウム(Ir)，白金（Pt），金（Au）の積層膜を用いた。上部電極１１はスパッタ成膜で形成した。なお，実際には全面に上部電極１１が成膜されているが，構成をわかりやすくする目的で，図１９（ａ）では上部電極を取り除いた図を記してある。また，データ線３１１の位置を点線で記してある。
【００６９】
図１９に示した通り，給電線であるバス電極３２からコンタクト電極５５を経由して，電子放出領域３５の上部電極１１に電流が供給される。一方，前述の通り，コンタクト電極５５には適切な量のアンダーカットが形成されているため，隣接する走査電極310間で互いに電気的に絶縁されている。
【００７０】
本実施例では，バス電極３２から電子放出領域３５の上部電極１１への給電経路として電子放出領域の３辺を用いるという特徴（特徴Ａ）と，バス電極から電子放出領域の上部電極への給電経路から第２層間絶縁層の段差部を無くしたという特徴（特徴Ｂ）という，２つの特徴を取り入れた陰極構造を採用している。
【００７１】
第２の実施例で記載する陰極構造は後者の特徴（特徴Ｂ）を持たない構造である。すなわち，給電経路上に第２層間絶縁層の段差部を含むという意味では従来型構造である。後述する第２の実施例の製作プロセスと第１の実施例の製作プロセスとを比較する。図１６からわかるように，本実施例（すなわち，特徴Ｂを有する）では，コンタクト電極５５のパターン化工程に先立って第２層間絶縁層５１がパターン化されている。一方，図２６からわかるように，第２の実施例ではコンタクト電極５５をパターン化する工程よりも第２層間絶縁層５１をパターン化する工程の方が後になる。第１の実施例で記載した製造プロセス図を見るとわかるように，コンタクト電極５５のパターン化工程に先立って第２層間絶縁層５１がパターン化することは，「第２層間絶縁層５１の段差部を給電経路から無くした」という特徴Ｂを実現するために必要なものである。
【００７２】
第１の実施例では，電子放出領域３５の４辺のうち，電気的に接続されたバス電極３２と反対側の辺からは給電していない。このために，電子放出領域３５を全て給電経路として使った場合と比較して，マスクの合わせマージン（裕度）が広くなっており，作りやすい構造になっている。また，先に図５において述べたように，全辺給電と短辺を除いた３辺給電との給電能力の差は少ないので，本項蔵は，作りやすさと給電能力とを両立させた構造である。
【００７３】
蛍光板602の構成は以下の通りである。図１０に示した通り，ガラスなど透光性の面板110にはブラックマトリクス120が形成され，さらに各電子放出領域に対向する位置に蛍光体114が形成されている。カラー画像表示装置の場合は，蛍光体114として赤色蛍光体，緑色蛍光体，青色蛍光体を塗り分ける。さらに，加速電極122が形成されている。加速電極122は膜厚70nm〜100nm程度のアルミ膜で形成されており，薄膜電子源301から放出された電子は，加速電極122に印加された加速電圧で加速された後，加速電極122に入射すると，加速電極を透過して蛍光体114に衝突し，蛍光体を発光させる。
【００７４】
蛍光板602の作成方法の詳細は，例えば特開2001-83907に記載されている。
【００７５】
陰極板601と蛍光板602との間には，スペーサ60が適当な個数配置されている。図７に示したとおり，陰極板601と蛍光板602とは枠部材603をはさんで封着される。さらに，陰極板601と蛍光板602と枠部材603とで囲まれた空間は真空に排気される。
【００７６】
以上の手順で表示パネルが完成する。
【００７７】
図２０は、このようにして製作した表示パネル100の駆動回路への結線図である。走査電極310は走査電極駆動回路41へ結線し、データ電極311はデータ電極駆動回路42に結線する。加速電極122は抵抗１３０を経由して加速電極駆動回路43へ結線する。n番目の走査電極310Rnとm番目のデータ電極311Cmの交点のドットを（n, m）で表すことにする。
【００７８】
抵抗１３０の抵抗値は以下のように設定した。例えば，対角寸法５１ｃｍ（２０インチ）の表示装置では表示面積は１２４０ｃｍ2である。加速電極122と陰極との間の距離を２ｍｍに設定した場合，加速電極122と陰極との間の静電容量Ｃgは約５５０ｐＦとなる。真空放電の発生時間（２０ナノ秒程度）よりも充分長い時定数，例えば500ナノ秒とするために，抵抗１３０の抵抗値Ｒsは900Ω以上に設定すればよい。本実施例では18KΩに設定した（時定数１０μｓ）。このように時定数Ｒs×Ｃg＞20nsを満足する抵抗値の抵抗を加速電極122と加速電極駆動回路43の間に挿入することにより，表示パネル内での真空放電の発生を抑制する効果がある。
【００７９】
図２１は、各駆動回路の発生電圧の波形を示す。図２１には記されていないが、加速電極122には３〜１０ＫＶ程度の電圧（蛍光面電圧Ｖa）を印加する。
【００８０】
時刻ｔ0ではいずれの電極も電圧ゼロであるので電子は放出されず、したがって、蛍光体114は発光しない。
【００８１】
時刻ｔ1において、走査電極310R1にはＶR1なる電圧の走査パルス750を、データ電極311C1、C2には−ＶC1なる電圧のデータパルス751を印加する。ドット（1, 1）、（1, 2）の下部電極13と上部電極との間には（ＶC1＋ＶR1）なる電圧が印加されるので、（ＶC1＋ＶR1）を電子放出開始電圧以上に設定しておけば、この２つのドットの薄膜電子源からは電子が真空10中に放出される。本実施例ではＶR1＝＋5V，ＶC1＝−4Vとした。放出された電子は加速電極122に印加された電圧により加速された後、蛍光体114に衝突し、蛍光体114を発光させる。
【００８２】
時刻ｔ2において、走査電極310R2にＶR1なる電圧を印加し、データ電極311C1に−ＶC1なる電圧を印加すると、同様にドット（2, 1）が点灯する。このようにして、図２１の電圧波形を印加すると、図２０の斜線を施したドットのみが点灯する。
【００８３】
このようにして、データ電極311に印加する信号を変えることにより所望の画像または情報を表示することができる。また、データ電極311への印加電圧−ＶC1の大きさを画像信号に合わせて適宜変えることにより、階調のある画像を表示することができる。
【００８４】
図２１に示したように，時刻ｔ4において全ての走査電極310に−ＶR2なる電圧を印加する。本実施例では−ＶR2＝−5Vとした。このとき全てのデータ電極311への印加電圧は0Ｖなので，薄膜電子源301には−ＶR2＝−５Ｖの電圧が印加される。このように電子放出時とは逆極性の電圧（反転パルス754）を印加することにより絶縁層１２内のトラップに蓄積した電荷を解放し、薄膜電子源の寿命特性を向上できる。また，反転パルスを印加する期間（図２１のｔ4〜ｔ5，ｔ8〜t9）としては，映像信号の垂直帰線期間を用いると，映像信号との整合性が良い。
【００８５】
図２０，図２１での説明では，簡単のため3×3ドットの例を用いて説明したが，実際の画像表示装置では走査電極数が数１００〜数千本，データ電極数も数１００〜数千本ある。
【００８６】
以上のようにして製作した画像表示装置において，上部電極の膜厚を変えた表示パネルを作り，それらの電子放出比を測定した。図３２にその結果を示す。上部電極の膜厚を表す物理量としては上部電極のシート抵抗を用いた。膜厚が薄いほどシート抵抗は高い。
【００８７】
図３２に示すように，シート抵抗1KΩ／□にすると放出比は1.4%と１％を超える高い放出比を得た。さらにシート抵抗を11KΩ／□に高めた上部電極にすると（すなわち，薄くすると），放出比は4.9%に達した。図３２では，ダイオード電圧（上部電極−下部電極間印加電圧）Ｖdとして８Ｖという比較的低い電圧で測定した値である。Ｖdを９Ｖに高めると放出比は更に高くなった。このように比較的低めのＶdであっても高い放出比を得た。
【００８８】
従来のカソード構造では，シート抵抗を高くするとバス電極から上部電極への給電能力が不十分になるため，シート抵抗1KΩ/□に対応する厚さの上部電極よりも薄くすることは出来なかった。これに対して，本発明では、バス電極から電子放出領域の上部電極への給電経路として電子放出領域の３辺を用いた構造を用い，かつ，バス電極から電子放出領域の上部電極への給電経路から第２層間絶縁層の段差部を無くした構造を用いることでバス電極から上部電極への給電能力が向上し，シート抵抗11KΩ／□の上部電極でも電子放出領域３５に十分給電できるようになった。これにより，図３２に示す通り，高い放出比を実現出来た。
【００８９】
ある放出電流密度Ｊeを得るために必要なダイオード電流密度Ｊdは，電子放出比をαとすると，Ｊd＝Ｊe／αである。したがって，電子放出比が高くなると，同一の放出電流密度を得る（すなわち，同一の輝度を得る）ために必要なダイオード電流密度は減少する。
【００９０】
ダイオード電流密度が減少すると，電子放出素子の駆動電力が低減するため，その分低消費電力の画像表示装置が得られる。また，駆動電流が減ることで，駆動回路の必要電流が低減するため低コストの画像表示装置が得られる。さらに，電極に流す電流が減るので，電極の信頼性も向上する。
【００９１】
本発明においては，電極配線の低抵抗化のために電極膜厚を厚くする必要があるバス電極３２の形状はストライプ形状の配線パターンにしている。そのため，膜厚が厚い電極を容易に形成できる。一方，コンタクト電極５５は縦方向と横方向の２方向のパターン合わせが必要であるが，この電極はバス電極より薄い（典型的には50nm〜500nm厚）ので容易にパターン化ができる。このように，膜厚に応じてストライプ形状，非ストライプ形状と使い分けているために，性能が良い電子放出素子を，加工性良くつくることができ，歩留まりがよい。
【００９２】
本発明においては，バス電極と直交する電極群（データ電極３１１）の端部を第１層間絶縁層１５に加えて第２層間絶縁層５１で２重に被覆している。電極端部の陽極酸化膜はピンホール発生などにより短絡不良がおきやすい場所なので，第２層間絶縁層で被覆することで，このような短絡不良発生を防ぎ，歩留まりを向上できる。
【実施例２】
【００９３】
本実施例では，実施例１と同様に３辺給電型であるが，上部電極が第２層間絶縁層の端面段差部を乗り越えるカソード構造を用いた画像表示装置を述べる。すなわち，本実施例は，第２層間絶縁層の端面段差部を上部電極が覆うカソード構造を用いた画像表示装置である。言い換えれば，バス電極から電子放出領域上の上部電極に至る給電経路から第２層間絶縁層の段差部を無くしたカソード構造である。
【００９４】
本実施例で用いる表示パネルの平面図は図７，図８で記載したものである。これらの図についての説明は実施例１に即して記載した通りである。
【００９５】
図２２は，図７の中の陰極板601の一部を示した平面図である。図２３は図２２に対応した，陰極板601の一部の断面図である。図２３（ａ）は図２０のＡ−Ｂ間の断面図であり，図２３（ｂ）は図２０のＣ−Ｄ間の断面図である。なお，図２２は上部電極11を取り除いた平面図になっている。図２３に記載した断面図からわかるように，上部電極11が全面に成膜されている。
【００９６】
図２２（ａ）において，各サブ画素に対応する部分の長方形は，内側から順に次の通りである。一番内側は電子放出領域３５であり，第１層間絶縁層１５のテーパー部（傾斜領域部）の内側である。２番目の長方形は第１層間絶縁層１５のテーパー部の外側部である。その外側は第１層間絶縁層１５が露出した領域である（その上に上部電極１１は成膜されている）。その外側は第２層間絶縁層５１を形成した領域である。
【００９７】
図２２，２３が図９，１０と異なるのは、コンタクト電極５５と第２層間絶縁層５１開口部との位置関係である。
【００９８】
陰極板601の作成方法を図１１〜図１３および図２４〜図２８を用いて説明する。図１１〜図１３および図２４〜図２８は基板１４上に薄膜電子源を作製するプロセスを示したものである。これらの図には２×２個のサブ画素に対応する薄膜電子源を記載してある。各図の（ａ）は平面図であり，Ａ−Ｂ間の断面図を（ｂ）に，Ｃ−Ｄ間の断面図を（ｃ）に示してある。
【００９９】
図１１〜図１３の説明は実施例１に即して既に記載した通りである。
【０１００】
次に，図２４に図示した通り，第２層間絶縁層５１，コンタクト電極５５，バス電極３２，およびバス電極上層３４を構成する材料を成膜する（図２４）。図２２からわかるように，本実施例ではコンタクト電極は第２層間絶縁層５１より上側（真空側）に位置している。したがって，図２４に示した通り，第２層間絶縁層５１，コンタクト電極５５，バス電極３２，バス電極上層３４の材料は，いったん全て成膜し，その後で逆順で各層を順次エッチングによりパターン化する。
【０１０１】
第２層間絶縁層５１には，窒化シリコンSiNxや酸化シリコンSiOxなどの材料を用いる。本実施例では100nm膜厚の窒化シリコン膜を用いた。第２層間絶縁層５１は，走査電極３１０とデータ電極３１１との間の絶縁性を高めるために形成する。
【０１０２】
本実施例では，コンタクト電極５５にはクロム(Cr)100nm厚を用い，バス電極３２にはアルミニウム（Al）２μm厚を用い，バス電極上層３４にはクロム（Cr）200nm厚を用いた。バス電極３２の材料は，導電性が高い材料を用いると，配線抵抗が低くなり，電極での電圧降下を低減できるので好ましい。
【０１０３】
次に，バス電極上層３４およびバス電極３２をエッチングによりパターン化し，バス電極３２を形成する（図２５）。
【０１０４】
次に，コンタクト電極５５をエッチングによりパターン化する（図２６）。
【０１０５】
図２６（ａ）に示した通り，コンタクト電極５５は電子放出領域３５の４辺のうち３辺が沿うパターンにしてある。上述の通りこのような３辺給電構造とすることで給電能力を向上させている。
【０１０６】
図２６（ｂ）の断面図に矢印で示した通り，コンタクト電極５５の片側（図中，矢印で示した部位）は，バス電極３２に対してアンダーカットを形成し，後の工程で上部電極１３を電気的に分離する庇を形成する。このアンダーカットの存在により，隣接する走査線に接続されたサブ画素の上部電極が互いに電気的に絶縁（分離）される。これを「画素分離」と呼ぶ。コンタクト電極５５のアンダーカット量の制御方法については，実施例１に即して記載した。
【０１０７】
次に第２層間絶縁層５１を図２７の形状に加工する。エッチングは，例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行う。
【０１０８】
次に，上部電極１１を形成して陰極板601が完成する（図２８）。本実施例では，上部電極１１としてイリジウム(Ir)，白金（Pt），金（Au）の積層膜を用い，シート抵抗1KΩ／□に対応する膜厚にした。上部電極１１はスパッタ成膜で形成した。
【０１０９】
なお，図２８（ａ）の平面図では，実際には全面に上部電極１１が成膜されているが，構成をわかりやすくする目的で，本図面（ａ）では上部電極を取り除いた図を記してある。また，データ線３１１の位置を点線で記してある。
【０１１０】
図２８に示した通り，給電線であるバス電極３２からコンタクト電極５５を経由して，電子放出領域３５の上部電極１１に電流が供給される。一方，前述の通り，コンタクト電極５５には適切な量のアンダーカットが形成されているため，隣接する走査電極310間で互いに電気的に絶縁されている。
【０１１１】
本実施例においては，図２８（ｂ）の断面図からわかるように，コンタクト電極５５が第２層間絶縁層５１の電子放出領域に面する端部を覆っていないため、コンタクト電極５５から電子放出領域３５の上部電極１１に通じる電気的経路の途上に第２層間絶縁層５１の段差部がある。第２層間絶縁層５１の膜厚は１００ｎｍ程度であり上部電極１１の膜厚（数ｎｍ〜１０数ｎｍ）と比べて厚いため，第２層間絶縁層５１の段差部で上部電極１１の抵抗が高くなりやすい。このため，給電能力の低下を引き起こす。しかしながら，本実施例では，電子放出領域のうち３辺にコンタクト電極５５が面しているために，前記の通り従来の構造と比べて給電能力が高い。このため，従来構造よりも上部電極１１の薄膜化が可能であり，そのために高い電子放出効率が得られた。
【０１１２】
なお，第１層間絶縁層１５の膜厚は本実施例では１４０ｎｍであり，第２層間絶縁層５１と同程度の厚さである。しかしながら，本実施例では第１層間絶縁層１５は陽極酸化で形成している。この形成方法を用いると，絶縁層１２（本実施例では膜厚１０ｎｍ程度）から第１層間絶縁層１５の膜厚である１４０ｎｍに至る遷移領域（段差部）は極めてなだらかな形状になる。このため，膜厚数ｎｍ〜１０ｎｍ程度の上部電極であっても第１層間絶縁層の段差部は給電能力への影響はほとんどない。
【０１１３】
本実施例においては，走査電極３２−データ電極３１１の交差層間はもちろんであるが，コンタクト電極５５とデータ電極３１１との交差層間についても全ての点で第２層間絶縁層５１が挿入されている。このため，走査電極３２−データ電極３１１間の短絡不良が極めて発生しにくい，という利点がある。
【０１１４】
また，図２４からわかるように，第２層間絶縁層５１，コンタクト電極５５，バス電極３２，バス電極上層３４を一括して（パターン化工程を経ずに）成膜するため，第２層間絶縁層５１とコンタクト電極５５間の界面状態を一定に保ちやすく，作りやすい，という利点もある。
【０１１５】
以上の工程で陰極板601が完成する。蛍光板602の作成方法，および陰極板と蛍光板とを組み合わせて表示パネルを製作する手順は実施例１と同様である。
【０１１６】
表示パネルを駆動回路への結線方法は図２０に記載した。これについては実施例１に即して述べた。また，図２１は各駆動回路の発生電圧の波形を示す。この駆動方法については実施例１に即して述べた。
【０１１７】
なお，実施例２では３辺給電型の画像表示装置の構成を説明したが、この構造は、後述の実施例４のような２辺給電型の構成などと組み合わせても同様の効果がある。実施例２の２辺給電型構造では電子放出領域の辺のうち，最も長い辺を含む隣接する２辺を給電辺とした構造であるため，従来の構造よりも給電能力が高い。
【実施例３】
【０１１８】
図２９は本発明による第３の実施例における陰極板601の構成を示す図である。図２９（ａ）は陰極板601の平面図であり，（ｂ）はＡ−Ｂ間の断面図，（ｃ）はＣ−Ｄ間の断面図である。
なお，図２９（ａ）の平面図では，実際には全面に上部電極１１が成膜されているが，構成をわかりやすくする目的で，本図面（ａ）では上部電極を取り除いた図を記してある。また，データ線３１１の位置を点線で記してある。
【０１１９】
図２９に示した陰極板601は実施例１の陰極板と同様の工程で製作できる。
【０１２０】
また，図２９に示した陰極板を用いた表示パネルの製作方法，および駆動回路との結線，駆動方法は実施例１と同様である。
【０１２１】
本実施例では，電子放出領域のうちコンタクト電極５５に面しているのは１辺のみである。そのため，３辺給電型の構成より給電能力は劣る。一方，図２９（ｂ）の断面図からわかるように，図１９（ｂ）と同様に、コンタクト電極５５で第２層間絶縁層５１の端部を覆うため、コンタクト電極５５から電子放出領域３５に通じる経路の途上に第２層間絶縁層５１の端部（段差部）がない。後者の構成のために，従来の陰極板構成よりも高い給電能力を達成できた。このため，上部電極１１の薄膜化が可能になり高い電子放出効率を得た。
【０１２２】
本実施例の特徴は，図２９（ａ）からわかるように，バス電極３２のみでなく，コンタクト電極５５もストライプ形状であることである。このため，各層マスク間の水平方向の合わせマージン（設計裕度）が広く，低い要求加工精度で製作できる，という利点がある。言い換えれば，同じ加工精度の装置でより高精細の画像表示装置を製作できる。
【実施例４】
【０１２３】
図３０は本発明による第４の実施例における陰極板601の構成を示す図である。図３０（ａ）は陰極板601の平面図であり，（ｂ）はＡ−Ｂ間の断面図，（ｃ）はＣ−Ｄ間の断面図である。
なお，図３０（ａ）の平面図では，実際には全面に上部電極１１が成膜されているが，構成をわかりやすくする目的で，本図面（ａ）では上部電極を取り除いた図を記してある。また，データ線３１１の位置を点線で記してある。
【０１２４】
図３０に示した陰極板601は実施例１の陰極板と同様の工程で製作できる。
【０１２５】
また，図３０に示した陰極板を用いた表示パネルの製作方法，および駆動回路との結線，駆動方法は実施例１と同様である。
【０１２６】
本実施例では，電子放出領域３５の隣接する２辺がコンタクト電極５５に面した２辺給電構造を用いている。前述の通り，電子放出領域３５の長い方の辺がコンタクト電極５５に面していることが給電能力を向上させるために重要である。
【０１２７】
図３０の構造では，電子放出領域３５の中心線（図中G-H線）をデータ線３１１の中心線（図中E-F線）からずらした（オフセットした）構造にしている。このようなオフセットをつけることにより，後述の通り，マスクの合わせマージン（裕度）が増大し，設計裕度が高まり，より低い要求加工精度で製作できる。逆に，同じ加工精度を用いて，より高精細の画像表示装置を作ることが可能になる。
【０１２８】
図３１は，実施例１の構造と図３０の構造とで，マスク合わせマージンの比較を説明する図である。この図は横方向の合わせマージンを説明するのが目的なので走査線３２などは図示を省略してある。１点鎖線で示したのは，製作プロセスの過程で必要なパターンであるが，最終的には無くなるパターンの位置を示す。具体的には，第２層間絶縁膜のうち電子放出部を保護する膜，およびその膜を除去する際に使用するレジストパターンである。図で５１は第２層間絶縁層５１の開口部である。説明を簡単にするためにマスク間の最大合わせ誤差を長さＤとする（図では短い水平線５６１で示した）。３辺給電型の構造（ａ）ではマスク全体での最大合わせ誤差が１０Ｄであるのに対し，本実施例の構造（ｂ）では７Ｄになることが図からわかる。例えばＤ＝１０μmの場合は，構造（ｂ）では３Ｄ＝３０μmだけ，最大合わせ誤差が減る。言い換えれば，横方向の合わせマージン（設計裕度）が３Ｄ＝３０μm増える。
【０１２９】
カラー画像表示装置では，サブピクセル（赤，青，緑の発光点に対応）の形状は通常縦：横比が３：１であり，水平方向の幅が狭い。水平方向のサブピクセルのピッチは典型的な表示装置では１５０〜１００μmである。したがって，水平方向の設計マージンが３Ｄ増加することは製造しやすくなるという利点がある。また，同一の加工精度で作る場合はより精細度の高い画像表示装置が実現できる。
【０１３０】
また，図３０（ｂ）の断面図からわかるように，図１９（ｂ）と同様に、コンタクト電極５５で第２層間絶縁層５１の端部を覆うため、コンタクト電極５５から電子放出領域３５に通じる経路の途上に第２層間絶縁層５１の端部（段差部）がない。長辺を含む２辺給電構造の採用に加えて，この構造を用いることで一層高い給電能力を得られる。このため，上部電極１１の薄膜化が可能になり高い電子放出効率を得た。このように，本実施例で示した構造，すなわち電子放出部の長辺を含む２辺でコンタクト電極が沿う形になっている２辺給電型であり，かつ電子放出部をデータ線の中心からずらしたオフセット型の構造は，高い給電能力と高精細度を両立させるのに適した構造である。
【０１３１】
図３１の（ａ），（ｂ）ともに共通していることであるが，データ線の端部を第２層間絶縁層５１で被覆していることも重要な点である。このようにすることでデータ線−走査線間の短絡発生を低減できる。この理由は，データ線の段差部（端部）に短絡が発生しやすいので，その部分を第２層間絶縁層５１と第１層間絶縁層とで２重に絶縁することで短絡発生を低減できるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明に係る画像表示装置の表示パネルの陰極構造の一例を示す図。
【図２】マトリクス電子源ディスプレイの断面を示す模式図。
【図３】薄膜電子源の電子放出機構を説明するための図。
【図４】表示パネル内１画素分の薄膜電子源での電圧降下量を模式的に示した図。
【図５】コンタクト電極の構造を変えることによる電圧降下量の変化。
【図６】電圧降下量の計算値を示した図。
【図７】本発明に係る画像表示装置の表示パネルの構造を示す平面図。
【図８】本発明に係る画像表示装置の表示パネルの構造を示す断面図。
【図９】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の一部を示す平面図。
【図１０】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の一部を示す断面図。
【図１１】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１２】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１３】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１４】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１５】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１６】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１７】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１８】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図１９】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図２０】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の表示パネルと駆動回路との結線を示す図。
【図２１】本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の駆動方法を示す図。
【図２２】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の一部を示す平面図。
【図２３】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の一部を示す断面図。
【図２４】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図２５】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図２６】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図２７】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図２８】本発明に係る画像表示装置の第２の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。
【図２９】本発明に係る画像表示装置の第３の実施例の陰極板の一部を示す図。
【図３０】本発明に係る画像表示装置の第４の実施例の陰極板の一部を示す図。
【図３１】本発明に係る画像表示装置の第４の実施例のマスク合わせ裕度を説明する図。
【図３２】本発明を用いた画像表示装置での電子放出比を示す図。
【符号の説明】
【０１３３】
１１・・・上部電極，１２…トンネル絶縁層、１３…下部電極、１４…基板、１５・・・第１層間絶縁層，３２・・・バス電極，３４・・・バス電極上層，３５・・・電子放出領域，４１…走査駆動回路、４２…データ駆動回路、４３…加速電極駆動回路、５１・・・第２層間絶縁層，５２・・・電子放出領域保護層，５５・・・コンタクト電極，６０・・・スペーサ，１００・・・表示パネル，110…面板、114…蛍光体、120…ブラックマトリクス、122…加速電極、１３０・・・抵抗，301…電子放出素子，３１０・・・走査電極，３１１・・・データ電極，
６０１・・・陰極板，６０２・・・蛍光板，６０３・・・枠部材，
７５０・・・走査パルス，７５１・・・データパルス，７５４・・・反転パルス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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